500W正弦波车载逆变电源研究

摘要

随着时代的进步和科技的发展，人们日常生活中所需要的电子设备越来越多，如手机，平板电脑、车载冰箱等。点烟器供电的车载充电器功率规格有限，不能为一些功率较大的电子设备供电，需要使用车载逆变电源把汽车电瓶的12V直流电逆变为220V交流电才能正常工作，其功率规格有150W、300W、500W、1000W等。因此，车载逆变电源具有很广阔的市场应用前景。
　　本文研究设计了一款500W正弦波输出的车载逆变电源，研究了DC/DC电路拓扑的工作原理、分析了电压型控制和电流型控制的控制特点，探讨了PWM与SPWM的控制策略、单极性调制和双极性调制的特点，最终确定了以推挽正激电路和全桥逆变电路为主电路，TL494和EG8010为控制芯片的设计方案。在DC-DC部分对推挽正激电路进行了分析，参数设计和元器件选型，针对车载逆变电源现存的问题提出了改进方案，并将双USB智能输出芯片RH7902应用在车载逆变电源上实现多路输出。在DC-AC部分论述了IR2110的驱动特点和EG8010的控制方案。IR2110为隔离驱动芯片，增强了系统的稳定性；EG8010基于自然采样法工作原理，并采用单极性SPWM调制方案，与双极性调制相比，开关损耗更小，效率更高。为了对电源进行有效的保护，本文设计了保护电路，对EG8010芯片容易被谐波入侵的问题设计了退耦电路和隔离供电电路，确保了逆变电源的安全性。
　　本文利用Saber仿真软件对车载逆变电源进行了系统仿真，并进行了车载逆变电源实物的搭建，测试了不同负载下的工作效率。经实际测试，该逆变电源成功输出220V/50Hz正弦波电压，最高工作效率可达92.6%，符合设计要求。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

目 录

Contents

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状及发展趋势

1.2.1 逆变电源的发展及研究现状

1.2.2 PWM控制技术的发展及研究现状

1.3 课题主要研究内容

2 车载逆变电源拓扑结构和控制方法

2.1 车载逆变系统总体框架

2.2 设计参数要求和指标

2.3 DC-DC拓扑结构及控制方法

2.3.1 半桥电路拓扑结构

2.3.2 全桥电路拓扑结构

2.3.3 正激电路拓扑结构

2.3.4 反激电路拓扑结构

2.3.5 推挽电路拓扑结构

2.3.6 电压型控制方法

2.3.7 电流型控制方法

2.4 DC-DC工作模式分析

2.5 DC-AC拓扑结构及控制方法

2.5.2 逆变电源控制方案

2.6 本章小结

OLE_LINK47

3.1 DC-DC主电路工作原理

3.2 改进的DC-DC主电路原理分析与设计方案

3.2.1 敏感元件保护措施

3.2.2 MOS管击穿特性研究

3.2.3 TVS管工作原理及选型标准

3.2.4 吸收电容特性分析

3.2.5 改进的DC-DC主电路分析

3.2.6 MOS管电压波形

3.2.7 逆变输出电压波形

3.3 DC-DC电路元器件参数设计和选择

3.3.1 MOS管的选取

3.3.2 箝位电容的作用与选取

3.3.3 变压器设计

3.3.4 LC滤波参数设计

3.4 双USB输出电路设计

3.4.1 12V-5V降压电路

3.4.2 双USB智能识别

3.5 DC-DC控制电路设计

3.5.1 TL494控制原理

3.6 DC-DC保护电路设计

3.6.1 输入防反接电路

3.6.2 输入过压保护电路

3.6.3 输入欠压保护电路

3.6.4 过热保护电路

3.7 本章小结

4 DC-AC电路原理分析与设计方案

4.1 DC-AC主电路工作原理

4.2 DC-AC电路元器件参数设计和选择

4.2.1 开关管和整流二极管的设计与选择

4.2.2 后级LC滤波的设计与选择

4.3 DC-AC控制电路设计

4.3.1 EG8010控制原理

4.3.2 IR2110驱动原理

4.4 DC-AC保护电路设计

4.4.2 输出电压反馈电路

4.4.3 温度检测电路

4.4.4 退耦电路

4.4.5 隔离供电电路

4.5 本章小结

5 仿真和实验结果

5.1 Saber仿真软件介绍

5.2 DC-DC电路仿真和实验

5.2.1 开关管仿真波形

5.2.2 箝位电容仿真波形

5.2.3 变压器原副边电压波形

5.2.4 DC-DC输出波形

5.2.5 DC-DC实验波形

5.3 DC-AC电路仿真与实验

5.3.1 开关管仿真波形

5.3.2 滤波器仿真波形

5.3.3 逆变输出仿真波形

5.3.4 不同负载输出功率仿真波形

5.3.5 输出电压谐波仿真波形

5.3.6 输出电压THD仿真

5.3.7 DC-AC实验波形

5.4 Saber与Simulink联合仿真

5.5 车载逆变电源效率测试

如图5.32，图5.33，图5.34所示分别为制作完成的前后级控制板和主电路板实物图：

逆变器实物搭建完成后，本文结合示波器测试了不同负载下逆变器的工作效率，如表5.1，图5.35所示：

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附 录

致 谢

从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士期间主要成果